Ядро ос

Организация работ ядер операционных систем. Однопользовательский ОС допускают использование периферийных устройств в любой момент времени лишь одной программой. Параллельные однопользовательские ОС разделяют ресурсы системы между программами, запоминая состояние машины для каждой программы в отдельности.

Функции ввода-вывода также разделяются между прикладными программами, взаимодействия которых не значительно.

Ядро ОС реального времени разделяют задачу на большое количество параллельных процессов, при этом каждый быстродействующий интерфейс снабжен системой обработки прерываний, синхронизированный с задачей, которая работает с этим интерфейсом.

Многозадачные ОС реального времени и многопользовательские ОС обращаются к периферийным устройствам одинаково. Системы ввода-вывода реального времени обычно используются системными директивами ввода-вывода. Они обращаются к подпрограммам обслуживания прерываний.

Управление заданиями и процессорами.

Одной из основных функций ОС реального времени является функция службы управления процессорами в ее задачи входит:

1. распределение аппаратных ресурсов центрального процессора (назначение процессоров процессом). Компонентами данной службы являются:

1. планировщик заданий (создает процессы)

2. планировщик процессов (выбирает кому из готовых процессов, в какой момент и на какое время передать управление процессором

3. регулировщик (отслеживает состояние процессов) ;

Стадия обработки:

• Стадия хранения.

Задание попадает в множество других заданий, ожидающих своей очереди на обработку.

• Стадия готовности.

Через некоторое время планировщик заданий выбирает задание среди прочих заданий и создает для его выполнения процесс.

• Стадия выполнения.

После выделения необходимых процессу ресурсов планировщик заданий передает задание в распоряжение планировщика процессов, таким образом, процесс допускается к использованию процессором. После завершения выделенного процессу интервала времени обслуживание процесса переводится в состояние готовности, так как работа процесса не была завершена. Затем планировщик процессов опять выделяет интервал обслуживания, и процесс переводится в состояние выполнения.

• Стадия ожидания или блокировки.

При необходимости процесс инициирует другой процесс, а сам дожидается результатов выполнения.

Планировщик заданий

Планировщик заданий выбирает, какие задания и в какой последовательности должны поступать на обработку.

Функции планировщика заданий:

1. Отвечает за регистрацию информации о состоянии всех заданий.

Для этого ему необходимо иметь информацию о всех заданиях, ждущих своей очереди на обработку (состояние хранения) и о всех стояниях, находящихся в работе (готовых, выполняемых или ожидающих).

2. Обеспечивает определение правила выбора заданий на обработку (перевод процессов из состояния хранения в состояние готовности).

Для принятия этого решения необходимы следующие характеристики заданий: приоритет, необходимые ресурсы, равномерность загрузки оборудования вычислительной системы.

3. Выделяет необходимые ресурсы для задания, поступающего на обработку.

Для этого планировщик обращается к компонентам управления памятью, устройствами процессорами.

4. Освобождает ресурсы после выполнения задания.

Информация о каждом задании в системе представляется с помощью отдельного блока управления заданиями. Этот блок создается в момент перехода задания в состояние хранения и в него заносится информация о состоянии задания и его позиции в очереди заданий.

В этом блоке могут присутствовать поля:

• идентификатор задания;

• текущее состояние;

• приоритет;

• оценка времени выполнения.

Планировщик заданий выбирает претендентов из очереди заданий для перевода их в состояние готовности, то есть для передачи их в обработку. Планирование заданий может преследовать различные цели:

1. В течении определенного промежутка времени необходимо выполнить как можно больше заданий.

2. Максимальная загрузка процессора должна быть постоянной.

3. Обрабатывать все задания по справедливости. В зависимости от цели выбираются дисциплины планирования. При выборе дисциплины необходимо выполнить одно или несколько требований:

необходимо упорядочить доступ критическим (ограниченным ресурсам);

быстрая обработка должна иметь более высокую цену;

чем больше ресурсов запрашивает задание, тем дольше оно ожидает их выделение;

обеспечить сбалансированность загрузки системы

гарантированное обслуживание установления ограничения на время ожидания;

гарантированное время завершения заданий.